分光计望远镜和尺读望远镜的类似调节

2014-01-02杨静瑜

中国科技信息 2014年24期

杨静瑜高朋何燕陈皓焦义

1.沈阳师范大学实验教学中心；2.沈阳师范大学物理科学与技术学院杨静瑜，沈阳师范大学，实验教学中心，实验师。

分光计望远镜的调节和尺读望远镜的调节有着类似的困难：望远镜的视野小，很难迅速找到目标。本文通过激光辅助调节尺读望远镜，激光使实验者看到望远镜视野对应位置，小灯辅助调节分光计望远镜，小灯使实验者看到反射叉丝像的轨迹。所有过程，直观明确。

分光计是大学物理中重要的测量角度的精密仪器。它结构复杂，调节困难，初学者很难掌握，尤其是望远镜光轴垂直分光计中心轴的调节尤其难掌握。尺读望远镜，大学物理中杨氏模量的测定、金属线胀系数的测定等实验中都会用到，它和光杠杆一起可以测量微小形变。对学生来说，实验的难点，都是经光杠杆反射，在尺读望远镜目镜中找到尺子的像。分光计望远镜的调节和尺读望远镜的调节有着类似的困难：望远镜的视野小，很难迅速找到目标。

用激光器辅助尺读望远镜的调节

对于老师来说，找到尺读望远镜中的像很简单，粗调望远镜和光杠杆等高，眼睛通过尺读望远镜机械瞄准光杠杆，在镜子中看到尺子，再通过望远镜调焦，分分钟就看到尺子的像。可是对于学生来说，瞄准镜子中的像，完全凭感觉，具有很大的盲目性。我们需要更直观反馈信息的瞄准系统，激光器是既简单又经济的选择。

尺读望远镜的调节，首先调节目镜，无视差，粗调光杠杆和望远镜等高。接下来，如图1 所示，用激光笔做辅助，放在尺读望远镜目镜前。当激光笔的激光从望远镜筒发出，我们可以根据激光打到的位置调整望远镜位置及方向，直到激光打到光杠杆镜面上；根据激光光斑，继续调整望远镜角度和光杠杆的角度，使激光经光杠杆镜面反射到尺读望远镜的标尺上。之后，撤掉激光笔，调节望远镜焦距，知道看到标尺清晰像，微调望远镜上扬角度，使其正对标尺清晰像的中心。整个调整过程望远镜的视野位置都清晰可见，每一步调节结果，激光都会以光斑位置改变呈现。

用小灯辅助分光计望远镜的调节

图1 用激光器辅助调节尺读望远镜

分光计望远镜的调节，首先调整好目镜，然后用自准直法调节望远镜聚焦于无穷远。下面是望远镜光轴与分光计中心轴垂直的调节。比较激光器辅助调节尺读望远镜，这里我们当然也可以用同样的方法调节垂直。但考虑到暗室中一般的灯光，也可看到光路，激光毕竟如果操作不慎，易对眼睛造成伤害，我们在这里改为小灯泡。

如图2 所示摆放小灯，小灯的光经过反射面反射，我们可以通过手来承接，这时我们可以通过反射光的高低，判断望远镜和载物台的调节方向。图3，展示的是用光栅做调节，所得小灯泡反射光斑，用这个光斑与望远镜高低比较：当光斑高于分光计望远镜筒时，十字叉丝像，必定在望远镜视野上方，这时调低载物台和望远镜目镜端，使小灯光斑严格与镜筒等高，这时，拿开小灯，眼睛观察目镜中，缓慢旋转载物台，寻找十字叉丝像。如果看不到叉丝像，说明小灯光斑与镜筒等高调节不严格，再仔细调节等高，直到看到十字叉丝像闪过。用各半调节法，调节叉丝像与镜筒中分划板上十字重合。

将载物台旋转180o，观察目镜中有无十字叉丝像。如果没有像，继续用小等辅助调节。这时小灯调节的好处出现了，无论反射面倾斜程度大小，都能明确找到十字叉丝像的位置，这就是小灯光斑的位置，调节后小灯光斑到望远镜筒等高，缓慢旋转载物台，就能找到十字叉丝像。